การจำแนกประเภทของวัตถุดิบทนไฟ

ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีอุณหภูมิสูง ความต้องการวัสดุทนไฟเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง และต้องมีการพัฒนาวัตถุดิบทนไฟใหม่เพื่อตอบสนองความต้องการใช้งาน นอกจากการขุดค้นวัตถุดิบจากธรรมชาติแล้ว ยังประสบความสำเร็จในการพัฒนาวัสดุทนไฟที่สังเคราะห์ขึ้น เช่น คาร์ไบด์ ไนไตรด์ โบไรด์ เป็นต้น นอกจากนี้ วัตถุดิบประเภทเส้นใยอนินทรีย์และลูกบอลกลวง (ดูฉนวนกันความร้อนและวัสดุทนไฟ) ที่พัฒนา; มีสารยึดเกาะอินทรีย์และสารยึดเกาะอนินทรีย์หลายชนิดในวัตถุดิบเสริม ในเรื่องการจำแนกประเภทวัตถุดิบทนไฟ ประเทศต่างๆ ในโลกยังไม่สอดคล้องกันโดยสิ้นเชิง ตามคุณสมบัติทางเคมี มันสามารถแบ่งออกเป็นวัตถุดิบทนไฟที่เป็นกรด วัตถุดิบทนไฟพื้นฐาน และวัตถุดิบทนไฟที่เป็นกลาง อย่างไรก็ตาม วัตถุดิบทนไฟมักจะแบ่งออกเป็น Al2O3-วัตถุดิบทนไฟซีรีส์ SiO2 วัตถุดิบทนไฟพื้นฐาน วัตถุดิบทนไฟฉนวนกันความร้อน สารประสานทนไฟ และวัตถุดิบทนไฟอื่นๆ
Al2O3-วัตถุดิบทนไฟซีรีส์ SiO2 ได้แก่ ซิลิกา ดินกึ่งซิลิเซียส (รวมถึงไพโรฟิลไลต์) ดินทนไฟ (รวมถึงเคโอลิไนต์) และปูนเม็ด แร่บอกไซต์ (ที่มีแร่ซิลลิมาไนต์ ไดสปอร์ หินมัลไลท์) และปูนเม็ด คอรันดัม และ อลูมินาอุตสาหกรรม ฯลฯ
1. วัตถุดิบกึ่งกรด (ส่วนใหญ่เป็นดินทนไฟ)
ในการจำแนกประเภทที่ผ่านมา ดินเหนียวถูกระบุว่าเป็นวัตถุดิบที่เป็นกรดซึ่งไม่เหมาะ พื้นฐานที่เป็นกรดของวัตถุดิบวัสดุทนไฟขึ้นอยู่กับซิลิกาอิสระ (SiO2) เนื่องจากตามองค์ประกอบทางเคมีของดินทนไฟและวัตถุดิบที่เป็นทราย ซิลิกาอิสระในดินทนไฟมีค่าน้อยกว่าวัตถุดิบที่เป็นทรายมาก เนื่องจากมีอลูมินาอยู่ 30 เปอร์เซ็นต์ ~ 45 เปอร์เซ็นต์ในดินเหนียวทนไฟทั่วไป และอลูมินาแทบจะไม่อยู่ในสถานะอิสระ จึงจำเป็นต้องรวมกับซิลิกาเพื่อสร้างดินขาว (Al2O3 2SiO2 2H2O) แม้ว่า มีซิลิกามากเกินไป มีผลน้อยมากและน้อยมาก ดังนั้นความเป็นกรดของดินทนไฟจึงอ่อนแอกว่าวัตถุดิบที่มีทรายมาก
บางคนคิดว่าดินเหนียวทนไฟสลายตัวเป็นกรดซิลิกิกอิสระและอลูมินาอิสระที่อุณหภูมิสูง แต่ก็ไม่ได้คงการเปลี่ยนแปลง กรดซิลิกิกอิสระและอลูมินาอิสระจะรวมกันเป็นหินยิ่งไหล (3Al2O3·2SiO2) เมื่อได้รับความร้อนอย่างต่อเนื่อง หินยิ่งลายมีความทนทานต่อตะกรันที่เป็นกรดเป็นด่างได้ดี ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของปริมาณอลูมินาในดินทนไฟ ความเป็นกรดของมันจะค่อยๆ อ่อนลง เมื่ออลูมินาถึงร้อยละ 50 จะปรากฏเป็นด่างหรือเป็นกลาง โดยเฉพาะอิฐมอญที่ทำภายใต้แรงดันสูงพิเศษ มีความหนาแน่นสูง ละเอียดและแน่น และมีความพรุนต่ำ มีความทนทานต่อตะกรันที่เป็นด่างได้ดีกว่าซิลิกาภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูง หินฝังยังช้ามากในแง่ของการสึกกร่อน ดังนั้นเราจึงคิดว่าเหมาะสมกว่าที่จะจัดประเภทดินทนไฟเป็นวัตถุดิบกึ่งกรด ดินทนไฟเป็นวัตถุดิบพื้นฐานและใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมวัสดุทนไฟ
2. วัตถุดิบที่เป็นกลาง
วัตถุดิบที่เป็นกลางส่วนใหญ่เป็นโครไมต์ กราไฟต์ และซิลิกอนคาร์ไบด์ (ผลิต) ซึ่งไม่ทำปฏิกิริยาทางเคมีกับตะกรันที่เป็นกรดหรือด่างภายใต้สภาวะอุณหภูมิใดๆ ปัจจุบันมีวัตถุดิบดังกล่าวในธรรมชาติอยู่ 2 ชนิด คือ โครไมต์และกราไฟต์ นอกจากกราไฟท์ธรรมชาติแล้วยังมีกราไฟท์เทียมอีกด้วย วัตถุดิบที่เป็นกลางเหล่านี้มีความทนทานต่อตะกรันอย่างมาก และเหมาะสมที่สุดสำหรับใช้เป็นชั้นระหว่างวัสดุทนไฟที่เป็นด่างและวัสดุทนไฟที่เป็นกรด
3. วัตถุดิบทนไฟอัลคาไลน์
ส่วนใหญ่เป็นแมกนีไซต์ (แมกนีไซต์), โดโลไมต์, ปูนขาว, โอลิวีน, เซอร์เพนทีน, วัตถุดิบอลูมินาสูง (บางครั้งเป็นกลาง) วัตถุดิบเหล่านี้มีความทนทานต่อตะกรันอัลคาไลน์อย่างมาก และส่วนใหญ่ใช้สำหรับการก่ออิฐ สร้างเตาเผาอัลคาไลน์ แต่โดยเฉพาะอย่างยิ่งง่ายที่จะ ทำปฏิกิริยาทางเคมีกับตะกรันที่เป็นกรดและกลายเป็นเกลือ
วัสดุทนไฟพิเศษ: ส่วนใหญ่เป็นเซอร์โคเนีย, ไททาเนียมออกไซด์, เบริลเลียมออกไซด์, ซีเรียมออกไซด์, ทอเรียมออกไซด์, อิตเทรียมออกไซด์ ฯลฯ วัตถุดิบเหล่านี้มีระดับความต้านทานต่อตะกรันต่างๆ ต่างกัน แต่เนื่องจากแหล่งวัตถุดิบมีจำกัด จึงไม่สามารถแพร่หลายได้ ใช้ในอุตสาหกรรมวัสดุทนไฟ และใช้ได้เฉพาะในกรณีพิเศษเท่านั้น จึงมักเรียกว่าวัตถุดิบทนไฟพิเศษ
4. วัตถุดิบซิลิกอน
ตัวอย่างเช่น: ควอตซ์ ไตรไดไมต์ คริสโตบาไลต์ โมราหิน หินเหล็กไฟ โอปอล ควอร์ตไซต์ ทรายซิลิกาสีขาว ดินเบา วัตถุดิบที่เป็นทรายเหล่านี้ประกอบด้วยซิลิคอนออกไซด์ (SiO2) อย่างน้อย 90 เปอร์เซ็นต์ วัตถุดิบบริสุทธิ์ประกอบด้วยซิลิคอนออกไซด์มากถึง 99 เปอร์เซ็นต์ หรือมากกว่า. วัตถุดิบที่เป็นทรายมีสภาพเป็นกรดในการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่อุณหภูมิสูง เมื่อมีออกไซด์ของโลหะอยู่หรือสัมผัสกับพวกมัน พวกมันจะทำปฏิกิริยาทางเคมีและรวมตัวกันเพื่อสร้างซิลิเกตที่หลอมละลายได้ ดังนั้น หากวัตถุดิบซิลิกอนมีโลหะออกไซด์ในปริมาณเล็กน้อย การต้านทานความร้อนจะได้รับผลกระทบอย่างมาก
Al2O3-วัตถุดิบทนไฟซีรีส์ SiO2: ซิลิกา ดินเหนียวกึ่งซิลิเซียส (รวมถึงไพโรฟิลไลต์) ดินทนไฟ (รวมถึงเคโอลิไนต์) และปูนเม็ด แร่บอกไซต์ (ที่มีแร่ธาตุซิลลิมาไนต์ ไดสปอร์ โมลิบดีนัม) และปูนเม็ด คอรันดัมและอลูมินาอุตสาหกรรม เป็นต้น
วัตถุดิบทนไฟอัลคาไลน์: วัสดุเผา เช่น หินปูน โดโลไมต์ แมกนีไซต์ บรูไซต์ ฟอร์สเตอไรต์ ฯลฯ หรือวัสดุฟิวชันไฟฟ้า แมกนีเซียมอลูมิเนียมสปิเนล ทรายแมกนีเซียมโครเมียมสปิเนล ฯลฯ
วัตถุดิบทนไฟอื่นๆ: เพทาย (รวมถึงเซอร์โคเนีย), โครไมต์, คาร์ไบด์, กราไฟต์, ไนไตรด์ และบอไรด์ เป็นต้น
วัตถุดิบทนไฟฉนวนกันความร้อน: เพอร์ไลท์, เวอร์มิคูไลท์, ไดอะตอมไมต์, ขนแร่, เม็ดลอย, เส้นใยทนไฟและลูกกลวง ฯลฯ